Quantum Computation (Komputer Kuantum)

Quantum Computation atau Komputasi kuantum adalah bidang studi difokuskan pada teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan subatom) tingkat. Pengembangan komputer kuantum , jika praktis, akan menandai lompatan maju dalam kemampuan komputasi jauh lebih besar daripada yang dari sempoa ke modern superkomputer , dengan keuntungan kinerja di alam miliar kali lipat dan seterusnya. Komputer kuantum, mengikuti hukum fisika kuantum, akan memperoleh kekuatan pengolahan yang besar melalui kemampuan untuk berada di beberapa negara, dan untuk melakukan tugas-tugas menggunakan semua kemungkinan permutasi secara bersamaan. kini pusat penelitian di komputasi kuantum termasuk MIT, IBM, Oxford University, dan Los Alamos National Laboratory.

Unsur-unsur penting dari komputasi kuantum berasal dengan Paul Benioff, bekerja di Argonne National Labs, pada tahun 1981. Dia berteori sebuah operasi komputer klasik dengan beberapa prinsip kuantum mekanik. Tapi secara umum diterima bahwa David Deutsch dari Universitas Oxford memberikan dorongan penting untuk penelitian komputasi kuantum. Pada tahun 1984, ia berada di sebuah konferensi teori komputasi dan mulai bertanya-tanya tentang kemungkinan merancang sebuah komputer yang didasarkan hanya pada aturan kuantum, kemudian diterbitkan kertas terobosan beberapa bulan kemudian. Dengan ini, lomba mulai mengeksploitasi ide-idenya. Namun, sebelum kita menggali ke dalam apa yang dia mulai, itu bermanfaat untuk melihat pada latar belakang dunia kuantum.

Entanglement atau keterkaitan kuantum merupakan salah satu prinsip utama dari fisika kuantum , meskipun juga sangat disalahpahami. Singkatnya, Entanglement kuantum berarti bahwa beberapa partikel terkait dalam sedemikian rupa sehingga pengukuran keadaan kuantum satu partikel menentukan kemungkinan keadaan kuantum dari partikel lainnya.

Pengoperasian Data Qubit. Sebelumnya perlu diketahui apa itu Qubit. Qubit atau Quantum bit adalah qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan Entanglement

Algoritma Shor ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Lewat algoritma Shor ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. Jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.

Sebagai contoh, seorang pemecah kode akan membutuhkan waktu 8 bulan dan 1.600 pengguna internet jika ia akan memecahkan kode RSA yang disandikan dalam 129 digit. Jika hal ini mungkin, pengirim data hanya perlu menambahkan digit pada kode RSA-nya agar para pemecah kode membutuhkan waktu yang lebih lama lagi untuk memecahkan kuncinya. Sebagai gambaran, pemecahan kode RSA 140 (140 digit) akan membutuhkan waktu yang lebih lama dari umur alam semesta (15 miliar tahun). Namun, jika pemecah kode menggunakan komputer kuantum, mereka dapat memecahkan kode RSA 140 hanya dalam waktu beberapa detik. Hal inilah yang membuat waswas para pengguna channel komunikasi rahasia saat ini untuk melakukan pengiriman data secara aman.

sumber 1

sumber 2

sumber 3

Komputasi Cloud

Komputasi Cloud atau Cloud Computing merupakan definisi untuk teknologi komputasi grid ( grid computing ) yang digunakan pada pertengahan tahun 1990an. Istilah komputasi muncul pada tahun 2007 yang digunakan untuk memindahkan layanan yang digunakan sehari-hari ke internet, tidak digunakan di komputer lagi. Pada cloud computing ini berbagai pihak dapat mengembangkan aplikasi dan layanan berbasis SOA ( Service Oriented Architecture ) di jaringan internet.

Email yang tersedia dalam bentuk web mail merupakan contoh yang sangat kecil dari teknologi cloud computing. Dengan menggunakan layanan email seperti Gmail dan Yahoo Mail, orang tidak perlu lagi menggunakan Outlook atau aplikasi desktop lainnya untuk email mereka. Membaca email dengan browser memungkinkan dilakukan di mana saja sepanjang ada koneksi internet.

Virtualisasi dapat diartikan membuat sesuatu dalam bentuk virtual dari sesuatu yang berbentuk fisik. Jadi suatu komputer tersebut bersifat virtual tetapi nyata. dapat dikatakan demikian karena komputer tidak ada secara fisik melainkan virtual atau tidak nyata akan tetapi dapat melakukan hal seperti pada komputer nyata misalnya dapat pula dibuat suatu komunikasi jariangan baik keluar amupun masuk ke system operasai utamanya. Contoh virtualisasi itu seperti sistem operasi, perangkat penyimpan data atau sumber jaringan. Salah satu software virtualisasi adalah hypervisor. Hypervisor ini merupakan salah satu software unik yang dapat menjalankan lebih dari satu sistem operasi pada satu komputer. Misalkan saya menjalankan sisem operasi Windows 7 pada komputer 'nyata' saya dan menjalankan sistem operasi Windows 8 pada komputer virtual yang terdapat pada komputer 'nyata' saya.

Keuntungan Penggunaan Virtualisasi :

- Pengurangan Biaya Investasi Hardware.

- Kemudahan Backup & Recovery.

- Kemudahan Deployment. Server virtual dapat dikloning sebanyak mungkin dan dapat dijalankan pada mesin lain dengan mengubah sedikit konfigurasi.

- Mengurangi Panas ruang server/data center.

- Mengurangi Biaya Space.

- Kemudahan Maintenance & Pengelolaan.

- Standarisasi Hardware.

- Kemudahan Replacement.

Kerugian Penggunaan Virtualisasi :

- Satu Pusat Masalah, jika server induk bermasalah, semua sistem virtual machine didalamnya tidak bisa digunakan.

- Virtualisasi membutuhkan spesifikasi server yang lebih tinggi untuk menjalankan server induk dan mesin virtual didalamnya.

- Satu Pusat Serangan. Penempatan semua server dalam satu komputer akan menjadikannya sebagai target serangan.

Cloud computing lebih dari sekedar virtualisasi. Cloud computing merupakan gabungan antara teknologi virtualisasi dan grid computing. Tentunya implementasi cloud computing mampu memberikan hasil yang jauh lebih efisien dan powerfull dalam hal proses komputasi dan pengelolaan resource IT secara terdistribusi.

Sistem manajemen database klasik seperti SQL umumnya tidak disukai oleh para programmer karena RDBMS atau Relational Database Management System tidak dapat berkembang horisontal secara baik. Seringnya kita mendapatkan database yang berkembang tetapi secara read-only melalui kemampuan replikasi database dan untuk mendapatkan database yang berkembang horisontal secara read-write itu sangat sulit. Oracle saja sampai perlu membangun ORACLE RAC atau Real Application Cluster, yang menemui banyak tantangan untuk melakukan sinkronisasi data di internal cache melalui inter-koneksi khusus. Faktanya, perubahan data yang terjadi itu memerlukan waktu untuk mengirimkannya ke berbagai sistem. Selama data tersebut belum terkirimkan, kita memakai data yang tidak valid atau stale data/delta data.

NoSQL merupakan sistem menejemen database yang berbeda dari sistem menejemen database relasional klasik dalam beberapa hal. Perbedaannya antara lain NoSQL tidak membutuhkan skema table dan umumnya menghindari operasi join dan berkembang secara horisontal. Akademisi menyebut database seperti ini sebagai structured storage, istilah yang didalamnya mencakup sistem menejemen database relasional.

rnal cache melalui inter-koneksi khusus. Faktanya, perubahan data yang terjadi itu memerlukan waktu untuk mengirimkannya ke berbagai sistem. Selama data tersebut belum terkirimkan, kita memakai data yang tidak valid atau stale data/delta data

sumber 1

sumber 2

sumber 3

sumber 4

sumber 5

sumber 6

Teori Komputasi & Implementasi Komputasi

Teori komputasi adalah suatu cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas bagaimana cara memecahkan suatu masalah model komputasi menggunakan algoritma.

Secara umum, ilmu komputasi adalah ilmu seputar penyusunan model matematikadan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah sains. Dalam penerapannya, ilmu komputasi digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya juga digunakan untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.

Implementasi Komputasi 

Dalam ilmu (sains) tradisional seperti Fisika, Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu berdasarkan metodologi dominannya juga mewujud, yang ditunjukkan dengan munculnya bidang-bidang khusus berdasarkan penggolongan tsb. lengkap dengan jurnal-jurnal yang relevan untuk melaporkan hasil-hasil penelitiannya. Sebagai contoh dalam kimia, melengkapi kimia percobaan (experimental chemistry) dan kimia teori (theoretical chemistry), berkembang pula kimia komputasi (computational chemistry), seperti juga di bidang Biologi dikenal Biologi Teori (theoretical biology) serta Biologi Komputasi (computational biology), lengkap dengan jurnalnya seperti Journal of Computational Chemistry dan Journal of Computational Biology. Cara penggolongan yang digunakan berbeda dengan cara penggolongan lain berdasarkan obyek kajian, seperti penggolongan kimia atas Kimia Organik, Kimia Anorganik, dan Biokimia.

Walaupun dengan titik pandang yang berbeda, ilmu komputasi sebagai bentuk ketiga dari ilmu (sains) telah banyak disampaikan oleh berbagai pihak, antara lain Stephen Wolfram dengan bukunya yang terkenal: A New Kind of Science, dan Jürgen Schmidhuber.

sumber 1

sumber 2

Komputasi Parallel / Parallel Computation

Apa itu Parallel Computation/ Komputasi Parallel ?

Sebelum mengetahui arti Komputasi Parallel, mari kita telusuri dulu apa itu arti Komputasi.
Komputasi adalah cara memecahkan suatu masalah dari suatu input dengan menggunakan suatu algoritma. Sedangkan Parallel sering diartikan bercabang atau suatu percabangan yang dapat berjalan bersamaan.

Jadi Komputasi Parallel adalah cara memecahkan suatu masalah dari suatu input dengan menggunakan suatu algoritma dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan.

Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan (komputasi paralel), baik dalam komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam suatu jaringan komputer lebih sering istilah yang digunakan adalah sistem terdistribusi (distributed computing).

Gambar diatas adalah contoh dari Distributed Parallel Computation yang menjelaskan ada masalah yang dibagi-bagi menjadi beberapa bagian agar dapat cepat teratasi.

Untuk melakukan suatu komputasi parallel diperlukan infrastruktur mesin paralel yang menghubungkan beberapa komputer yang dapat bekerja bersamaan . Selain itu juga dibutuhkan suatu software sebagai middleware yang mengatur antara titik-titik dalam suatu mesin parallel. Baha pemograman yang sering digunakan dalan komputasi parallel adalah PVM (Parallel Virtual Machine).

Model pemrosesan komputasi parallel dikelompokan sesuai alur kerja nya seperti dibawah ini:


- SISD (Single Instruction Single Datapath) merupakan prosesor tunggal, yang bukan paralel.

- SIMD (Single Instruction Multiple Datapath)alur instruksi yang sama dijalankan terhadap banyak alur data yang berbeda. Alur instruksi di sini kalau tidak salah maksudnya ya program komputer itu. trus datapath itu paling ya inputnya, jadi inputnya lain-lain tapi program yang digunakan sama.

- MIMD (Multiple Instruction Multiple Datapath)alur instruksinya banyak, alur datanya juga banyak, tapi masing-masing bisa berinteraksi.

- MISD (Multiple Instruction Single Datapath)alur instruksinya banyak tapi beroperasi pada data yang sama.


sumber 1
sumber 2